naskah publikasi - Universitas Muhammadiyah Surakarta

NASKAH PUBLIKASI
PENGARUH KECEPATAN PUTAR TERHADAP KELUARAN TEGANGAN
DAN FREKUENSI PADA GENERATOR INDUKSI 1 FASA
Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk
Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
ARDHIYA FARIS RACHMAWAN
D400100049
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
PENGARUH KECEPATAN PUTAR TERHADAP KELUARAN TEGANGAN
DAN FREKUENSI PADA GENERATOR INDUKSI 1 FASA
Ardhiya Faris Rachmawan
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta
E-mail : [email protected]
ABSTRAKSI
Persoalan krisis energi listrik merupakan salah satu persoalan besar yang dihadapi
oleh negara Indonesia. Salah satu komponen yang menjadi pertimbangan ialah
generator induksi. Generator ini mempunyai konstruksi yang kokoh, harganya
murah, mudah perawatannya, mudah pengoperasiannya, dan mampu
membangkitkan tenaga listrik pada berbagai kecepatan. Oleh karena itu, perlu
dilakukan suatu penelitian untuk membuat suatu prototipe generator induksi yang
dapat menghasilkan tegangan, frekuensi dan kecepatan putar dalam batas-batas
kualitas yang baik. Pada kondisi tertentu putaran dari generator yang diinginkan
dapat diatur kecepatannya. Maka dilakukanlah penelitian untuk mengetahui
pengaruh kecepatan putar terhadap keluaran tegangan dan frekuensi.
Penelitian yang dilakukan mengenai kecepatan putar dari generator yang
dikopelkan dengan motor listrik sebagai penggeraknya dipasang switch controller
bank kapasitor pada keluarannya sebesar 16 µF selanjutnya memasang beban
resistif, induktif dan beban kombinasi pada instalasi listrik sederhana. Kemudian
dilakukan pengujian generator induksi dengan kecepatan putar antara 1300 sampai
dengan 1600 RPM. Setelah dilakukan pengujian dilanjutkan mengukur keluaran dari
tegangan, frekuensi dan arus, selanjutnya data tersebut dianalisis.
Hasil penelitian pada generator induksi pembebanan resistif, induktif dan kombinasi
resistif dan induktif menggunakan beban 40 sampai 80 Watt dengan kecepatan putar
antara 1300 sampai dengan 1600 RPM diperoleh tegangan sebesar 118,7 sampai
245,9 Volt dan frekuensi sebesar 39,9 sampai 51,6 Hz.
Kata kunci : generator induksi, kecepatan putar, tegangan, frekuensi
1. PENDAHULUAN
Persoalan krisis energi listrik
merupakan salah satu persoalan besar
yang dihadapi oleh negara Indonesia.
Ketidakseimbangan antara peningkatan
kebutuhan
daya
listrik
dengan
peningkatan kapasitas pembangkit
mengakibatkan adanya defisit energi
listrik. Selain itu, masih banyak daerahdaerah terpencil yang belum tersentuh
oleh program elektrifikasi. Dalam
rangka
mengembangkan
sistem
pembangkit listrik di daerah terpencil,
tuntutan utamanya adalah bagaimana
membuat sistemnya sederhana, mudah
perawatannya dan bisa dioperasikan
oleh masyarakat di sekitarnya.
Salah satu komponen utama yang
menjadi
pertimbangan
dalam
perencanaan sistem pembangkit adalah
jenis generator yang digunakan untuk
mengubah energi mekanis menjadi
energi listrik. Generator induksi
merupakan salah satu alternatif di
antara beberapa jenis generator lainnya.
Generator
induksi
mempunyai
konstruksi
yang
kokoh,
tidak
memerlukan sikat arang/komutator,
harganya murah, mudah perawatannya,
mudah pengoperasiannya, dan mampu
membangkitkan tenaga listrik pada
berbagai kecepatan. Karakteristik inilah
yang menyebabkan generator induksi
menjadi salah satu alternatif pilihan
untuk aplikasi pembangkit listrik
berdaya kecil pada daerah yang
terpencil lokasinya.
Apabila generator induksi hendak
diterapkan
pada
suatu
sistem
pembangkit di lokasi terpencil, maka
akan dijumpai kenyataan bahwa
potensi tenaga penggerak mula yang
digunakan untuk memutar generator
tersebut adalah tidak konstan. Pada
pembangkit tenaga mikrohidro sering
dijumpai debit air yang berbeda-beda
akibat pengaruh musim. Di sisi lain,
beban harian yang harus dipikul oleh
sistem pembangkit tersebut juga tidak
konstan. Kondisi ini akan berdampak
besar terhadap tegangan dan frekuensi
pembangkit tersebut. Oleh karena itu,
perlu dilakukan suatu penelitian untuk
membuat suatu prototipe generator
induksi yang dapat menghasilkan
tegangan, frekuensi dan kecepatan
putar dalam batas-batas kualitas yang
baik walaupun untuk implementasi di
daerah terpencil.
Pada kondisi tertentu putaran dari
generator yang diinginkan dapat diatur
kecepatannya. Oleh karena itu,
dilakukan penelitian untuk mengetahui
pengaruh kecepatan putar terhadap
keluaran tegangan dan frekuensi.
2. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di
Laboraturium Teknik Elektro UMS.
Waktu penelitian dan pembuatan
laporan “Pengaruh Kecepatan Putar
Terhadap Keluaran Tegangan dan
Frekuensi pada Generator Induksi 1
Fasa” dapat diselesaikan dalam
waktu 4 bulan.
B. Bahan dan Peralatan
Bahan dan peralatan utama
yang digunakan untuk mendukung
penelitian ini adalah :
a. Bahan
1. Generator sebagai pembangkit
listrik saat pengujian.
2. Motor induksi sebagai penggerak
generator.
3. V – Belt A-65.
4. Puli dengan ukuran 3 inci.
5. Kapasitor dengan ukuran 16 µF.
6. Lampu pijar ukuran 40 Watt dan
lampu TL ukuran 40 Watt.
7. Dudukan dari besi sebagai tempat
motor listrik dan generator.
8. Mur baut.
9. Bearing.
b. Peralatan
1. Tachometer untuk mengukur
kecepatan putar dari generator.
2. Clampmeter untuk mengukur
keluaran tegangan, frekuensi,
arus dan cos ϕ.
3. Kunci pas.
4. Obeng.
C.
Flowchart Penelitian
Tabel 1. Pengujian generator induksi
tanpa beban.
2. Pengujian
generator
induksi
dengan beban resistif
Pada pengujian kedua output
digunakan beban resistif dengan
ukuran beban 40 Watt dan 80 Watt.
Hasil percobaan dapat dilihat pada
tabel 2.
Tabel 2. Pengujian generator induksi
dengan beban resistif
Gambar 1. Flowchart Penelitian
3. HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
1. Pengujian generator induksi
tanpa beban
Pada pengujian pertama
output tidak ada beban atau
tanpa beban. Hasil percobaan
dapat dilihat pada tabel 1.
3. Pengujian
generator
induksi
dengan beban induktif
Pada pengujian ketiga output
digunakan beban induktif dengan
ukuran beban 40 Watt dan 80 Watt.
Hasil percobaan dapat dilihat pada
tabel 3.
Tabel 3. Pengujian generator induksi
dengan beban induktif
4. Pengujian
generator
induksi
dengan beban resistif dan induktif
Pengujian keempat
output
digunakan beban resiktif ditambah
beban induktif dengan ukuran beban
40 Watt resistif dikombinasi 40
Watt induktif dan 80 Watt resistif
dikombinasi 80 Watt induktif. Hasil
percobaan dapat dilihat pada tabel 4.
Gambar 2. Hubungan kecepatan putar
dengan frekuensi pada generator
induksi tanpa beban.
Tabel 4. Pengujian generator induksi
dengan beban resistif dan induktif
Gambar 3. Hubungan kecepatan putar
dengan tegangan pada generator
induksi tanpa beban.
2. Grafik pada pengujian generator
induksi dengan beban resistif
B. Pembahasan
Kecepatan
putar
(RPM)
mempengaruhi
tegangan
dan
frekuensi pada generator induksi.
Pada generator induksi mengalami
kenaikan pada saat RPM berubahubah dengan skala tertentu, semakin
tinggi RPM semakin tinggi pula
tegangan dan frekuensinya.
1. Grafik pada pengujian generator
induksi tanpa beban
Gambar 4. Hubungan kecepatan putar
dengan frekuensi pada generator
induksi dengan beban resistif.
Gambar 5. Hubungan kecepatan putar
dengan tegangan pada generator
induksi dengan beban resistif.
Gambar 8. Hubungan kecepatan putar
dengan tegangan pada generator
induksi dengan beban induktif.
Gambar 6. Hubungan kecepatan putar
dengan arus pada generator induksi
dengan beban resistif.
Gambar 9. Hubungan kecepatan putar
dengan arus pada generator imduksi
dengan beban induktif.
3. Grafik pada pengujian generator
induksi dengan beban induktif
4. Pengujian
generator
induksi
dengan beban resistif dan induktif
Gambar 7. Hubungan kecepatan putar
dengan frekuensi pada generator
induksi dengan beban induktif.
Gambar 10. Hubungan kecepatan putar
dengan frekuensi pada generator
induksi dengan beban resistif dan
induktif.
diperoleh 172,1 sampai 227,2 Volt,
sedangkan pada pengujian beban
kombinasi antara resistif dan induktif
diperoleh 172,2 sampai 245,9 Volt.
Gambar 11. Hubungan kecepatan putar
dengan tegangan pada generator
induksi dengan beban resistif dan
induktif.
Gambar 12. Hubungan kecepatan putar
dengan arus pada generator induksi
dengan beban resistif dan induktif.
Berdasarkan gambar 4, 7, dan
10 frekuensi pada saat pengujian
hampir sama, yaitu pada setiap beban
40 watt selalu mengalami peningkatan
dibandingkan beban 80 watt. Besarnya
nilai frekuensi pada setiap pengujian
yaitu diperoleh lebih dari 50 Hz ini
sudah melebih batasan standar PLN
yaitu tidak lebih dari 50 Hz.
Berdasarkan pada gambar 5, 8,
11 mengenai pengaruh kecepatan putar
terhadap
tegangan
pada
setiap
pengujian memiliki besaran yang
beragam. Pada pengujian beban resistif
diperoleh 118,7 samapai 248,3 Volt,
pada pengujian banban induktif
4. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dari hasil
penelitian dan pembahasan maka
dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Semakin tinggi kecepatan putar
pada generator induksi semakin
tinggi pula keluaran dari tegangan
dan frekuensi.
2. Pada
pembebanan
resistif
menggunakan beban 40 sampai 80
Watt dengan kecepatan putar antara
1300 sampai dengan 1600 RPM
diperoleh tegangan sebesar 118,7
sampai 248,3 Volt dan frekuensi
sebesar 39,9 sampai 51,6 Hz.
3. Pada
pembebanan
induktif
menggunakan beban 40 sampai 80
Watt dengan kecepatan putar antara
1400 sampai dengan 1550 RPM
diperoleh tegangan sebesar 172,1
sampai 227,2 Volt dan frekuensi
sebesar 46,1 sampai 51,5 Hz.
4. Pada pembebanan kombinasi resistif
dan induktif menggunakan beban 40
sampai 80 Watt dengan kecepatan
putar antara 1350 sampai dengan
1550 RPM diperoleh tegangan
sebesar 172,2 sampai 245,9 Volt dan
frekuensi sebesar 44,2 sampai 50,7
Hz.
B. Saran
1. Perlu adanya pengembangan lagi
agar kecepatan putarannya lebih
stabil.
2. Riset-riset
pembangkit
listrik
diperlukan untuk mendapatkan mutu
pembangkit listrik bertenaga kecil
yang lebih baik dan sempurna.
DAFTAR PUSTAKA
Irianto,C.G., 2004, Suatu Studi
Penggunaan Motor Induksi sebagai
Generator:
Penentuan
Nilai
Kapasitor Untuk Penyedia Daya
Reaktif, JETri, Volume 3, Nomor 2,
Februari 2004, Halaman 1-16
Jayaramaiah, G.V.; Fernandes, B.G.,
2006, Novel Voltage Controller for
Stand-alone Induction Generator
using PWM-VSI. IEEE Industry
Application Conference, October
2006, vol. 1, pp. 204-208
Murthy, S.S.; Rai, H.C.; Tandon, A.K.,
1993,
A
novel
self-excited
selfregulated single-phase induction
generator Part I1: Experimental
investigation. IEEE Trans. Energy
Convers., 1993, 8 (3), 383-388
Supardi, A., 2009, Karakteristik
Distorsi
Harmonik
Generator
Induksi 3 Fase Tereksitasi Diri dan
Perancangan Filternya, Conference
on Information Technology and
Electrical Engineering, Electrical
Engineering
Gadjah
Mada
University
Tony Taufik. 2009. Beberapa Cara
Membuat
Generator,
[online],
(http:/www.tonytaufik.blogspot.com
/, diakses tanggal 18 Maret 2014)
Bansal, R.C., 2005, Three-Phase SelfExcited Induction Generators: An
Overview, IEEE Transactions On
Energy Conversion